RESUMEN:
El mejoramiento y ampliación de un eficiente Sistema Integral de Agua y Saneamiento básico, es de prioridad para los Gobiernos locales, regionales y nacionales, en tal sentido se plantea el presente proyecto con el objetivo principal de diseñar el sistema para mejoramiento y ampliación del servicio de agua potable y saneamiento básico para los caseríos Santa Rita y Santa Elena debido a que cuentan con un sistema que ya supero la vida útil (20 años), la cual data de 1993 y lleva funcionando 25 años, debido a esto es que las tuberías en tramos de conducción, aducción, red de distribución se encuentren en mal estado, del mismo modo con los elementos estructurales como captación y reservorio, a esto sumamos el aumento poblacional y las conexiones clandestinas originaron la carencia de agua para algunos sectores. Por lo que el presente proyecto contempla un periodo de diseño de 20 años y una población proyectada en este tiempo. Por lo que se trabajó con una población muestral de 104 viviendas beneficiarias con 374 habitan-tes en una extensión territorial de 122 hectáreas en los caseríos Santa Rita y Santa Elena. Por lo que fue necesario aplicar estudios previos como el de calidad de agua, la cual fue un tipo A-2 (aguas que pueden ser potabilizadas con tratamiento convencional). El estudio hidrológico determinó un caudal de aforo de 0.70 l/s, el estudio topográfico que determinó una topografía de terreno ondulado, el estudio de mecánica de suelos dio un tipo de suelo arenas limosas (SM) y grava con arena (CL); el diseño del sistema de agua potable cuenta con una captación tipo ladera un caudal de 0.70 l/s, una línea de conducción de longitud de 382.95m con diámetro de 1 ½”; filtros lentos con un volumen de almacenamiento de 1.44 m3; un reservorio de almacenamiento con una capacidad de 15 m3; línea de distribución de longitud total de 7,795.63 m con diámetros de 2”, 1 ½”, 1” y ¾” conforma-dos en 15 tramos y 85 conexiones domiciliarias con un diámetro de ½” y una longitud total de 2,278.37 m. El diseño del sistema de saneamiento rural determinó 85 UBS; el estudio de impacto ambiental emplea un diagnóstico y un plan de manejo de impacto ambiental y el estudio de costos y presupuesto el cual se determina en un costo total de 1,892,637.33 nuevos soles incluyendo 5% de utilidad y un 18% de IGV.
Palabras claves: Agua potable, Saneamiento básico rural, UBS.
ABSTRACT:
The improvement and expansion of an efficient Integral Water and Sanitation Basic System is a priority for local, regional and national governments, in this sense the present project is proposed with the main objective of designing the system for improvement and expansion of the service of potable water and basic sanitation for the Santa Rita and Santa Elena hamlets because they have a system that already exceeded the useful life (20 years), which dates from 1993 and has been operating for 25 years, due to this is that the pipelines in sections of conduction, adduction, distribution network are in poor condition, in the same way with structural elements such as catchment and reservoir, to this we add the population increase and clandestine connections caused the lack of water for some sectors. Therefore, the present project contemplates a design period of 20 years and a projected population in this time. So we worked with a sample population of 104 beneficiary dwellings with 374 inhabitants in a territorial extension of 122 hectares in the Santa Rita and Santa Elena hamlets. So it was necessary to apply previous studies such as water quality, which was a type A-2 (waters that can be treated with conventional treatment). The hydrological study determined a flow of capacity of 0.70 l / s, the topographic study that determined a topography of undulating terrain, the study of soil mechanics gave a type of soil silty sands (SM) and gravel with sand (CL); the design of the drinking water system has a hillside catchment with a flow of 0.70 l / s, a line of conduction with a length of 382.95m with a diameter of 1 ½ "; slow filters with a storage volume of 1.44 m3; a storage reservoir with a capacity of 15 m3; total length distribution line of 7,795.63 m with diameters of 2 ", 1 ½", 1 "and ¾" formed in 15 sections and 85 residential connections with a diameter of ½ "and a total length of 2,278.37 m. The design of the rural sanitation system determined 85 BSU; The environmental impact study uses a diagnosis and an environmental impact management plan and the study of costs and budget which is determined at a total cost of 1,892,637.33 nuevos soles including 5% of utility and 18% of IGV.
Key words: Drinking water, rural basic sanitation, UBS.
Odar Wilbert, Aguirre Marcelo1
1
Diseño del sistema para mejoramiento, ampliación del servicio de agua potable y saneamiento básico de los caseríos Santa Rita y Santa Elena, provincia
de Cajabamba – Cajamarca.
1. INTRODUCCIÓN:
En el Perú hasta el año 2014, casi 27 millones de peruanos cuentan con acceso a agua potable (88% del total de población), esta cifra estuvo reflejada más en el ámbito urbano que fue de 93.6%, mientras que en el ámbito rural fue de 68.3%. y en sanea-miento la diferencia entre urbano y rural es notoria, ya que para el año 2014 el sector urbano tenía una cobertura de 84.0%, mientras que el sector rural la cobertura solo alcanzaba el 18.5%. (Huertas, 2002, p. 8)
Mientras tanto en el ámbito departamental la proble-mática radica en el mal funcionamiento y descuido total de los sistemas de agua potable y saneamiento que se entrega a la población. Tal es el caso de Caja-marca en el cual nos encontramos frente a un 60% de los sistemas existentes de agua potable de la zona rural que carecen de Juntas Administradoras de Servicios de Saneamiento (JASS), las cuales son las encargadas de la administración, operación y mante-nimiento de la infraestructura construida debido a que se entregan a personas no capacitadas.
En los caseríos de Santa Rita y Santa Elena la problemática es la misma dado que no contaban con una JASS reconocida y personal capacitado para la operación del sistema de agua potable y letrinas con el que cuentan. A esto sumamos la antigüedad de construcción del sistema existente que data del año 1993 y ya superó los 20 años de vida útil, por lo que tenemos tuberías obstruidas y en mal estado que se tiene que remplazar en su totalidad como en conduc-ción, aducconduc-ción, distribución y conexiones domici-liarias. El aumento poblacional en el tiempo es el problema principal debido a que su diseño fue para una población de 74 familias en 1993, para lo que hoy el número de familias es de 85 por lo que es necesario ampliar la capacidad de almacenamiento
del reservorio de 10 m3 a 15 m3 para satisfacer al
aumento poblacional, así como la de captación de
0.10 m3 a 0.28 m3.
El aumento poblacional a la vez genero conexiones tanto clandestinas como legales, bajo la responsabi-lidad de las JASS de agua potable de turno, como fruto de estas actividades se generó la mayor proble-mática de carencia de agua para algunos usuarios, puesto que el elemento vital fue insuficiente para la población en su totalidad esto ha generado que los pobladores se abastezcan de otras fuentes como el rio y/o el canal de regadío, generado una serie de problemas en la salud de los pobladores, en lo prin-cipal los niños y personas de la tercera edad que son los que están expuestas a enfermedades gastrointes-tinales y diarreicas, a consecuencia del agua conta-minada que están consumiendo por lo que es indis-pensable mejorar las conexiones domiciliarias y ampliarlas a las nuevas viviendas bajo el cálculo de diseño para no tener carencia de agua en el aumento de la población.
De la misma manera sucede con el sistema de sanea-miento que data desde el mismo año de construcción del sistema de agua potable, en este caso estas unidades fueron construidas letrinas de hoyo seco. Debido a la antigüedad y al mal uso de las letrinas terminaron en un mal estado conllevando esto a que la población realice sus necesidades en campo abier-to como en las chacras de cultivo y/o ríos, creando así un foco infeccioso que pone en riesgo la salud de las personas más vulnerables por lo que la imple-mentación el uso de los UBS es vital para la salud de los más vulnerables.
3. MATERIAL Y MÉTODO:
Durante el desarrollo del proyecto de investigación, se utilizó fue No Experimental-Transversal, Des-criptivo Simple. La Población muestral fue el área a estudiar en el Diseño para el Mejoramiento y Ampliación del Sistema de Agua Potable y diseño de Saneamiento Rural en los caseríos Santa Rita y Santa Elena, Distrito de Cajabamba, Provincia Caja-bamba Cajamarca. Las técnicas se emplearon a través de la observación del levantamiento, mues-tras de suelo y Estudio de Agua. Así como los instrumentos empleados fueron el equipo topográfi-co que topográfi-consta de: estación total, gps, prismas y winchas; para el aforo volumétrico se emplearon: balde de 5 lt, tubería de agua 2”, lampa, pico, regla de mano; los equipos para realizar el estudio de mecánica de suelos fueron: tamices, horno, balanza, espátulas y bandejas y para la elaboración de la tesis se empleó computadora, impresora y cámara foto-gráfica basándose en libros y tesis publicadas, archi-vos de la JASS( Junta de Asociación de servicio de saneamiento) del Sector en estudio, RNE( Regla-mento Nacional de Edificaciones), Normas técnicas de saneamiento y Publicaciones del MVCS(Minis-terio de Vivienda, Construcción y Saneamiento). Los datos obtenidos de la zona de estudio del proyecto serán aplicables con diversos criterios humanistas y de ingeniería, puesto en análisis mediante gráfico, fórmulas y uso de programas computarizados como:
ArcGis, para saber el caudal de aporte por vivienda que se empleará en el modelamiento hidráulico de la red; AutoCAD, para realizar los planos del Sistema de Agua Potable e Infraestructura; Watercad, para realizar el modelamiento hidráulico de la red; Auto-Cad civil 3D, para elaborar las curvas de nivel y el catastro de la zona.
El proyecto se logró mediante la ayuda de la
Muni-cipalidad Provincial Cajabamba Universidad César Vallejo de acorde a la veracidad de los resultados, a realizar el proyecto con empeño, esmero y dedica-ción en el transcurso de la elaboradedica-ción del proyecto, y a preservar el medio ambiente en cada instancia que el proyecto demande.
3. RESULTADOS
3.1. Estudio de calidad de Agua Cuadro 1. Resultados Fisicoquímicos
Cuadro 2. Resultados Microbiológicos
3.2. Estudio Hidrológico
Se consiguió determinar las estaciones con mayores precipitaciones en la microcuenca criznejas con y un
área 1132.93 Km2 y un perímetro de 161450.03 km.
Y un caudal de aforo del manantial “El Carricillo” el cual es de 0.70 l/s en el mes de mayor estiaje (agos-to).
3.3. Estudio Topográfico
Se realizó el levantamiento topográfico obteniendo como resultado un terreno ondulado con pendientes que oscilan entre 1% y 25% lo cual es óptimo para establecer una red por gravedad.
3.4. Mecánica de suelos
El estudio de suelos permitió encontrar característi-cas y parámetros del suelo de la zona de estudio como Zona sísmica de Z3 = 0.35, un tipo de suelo S3 = 1.20, periodos de TP = 1.0, TL= 1.6, un factor de uso de U = 1.5 y una amplificación sísmica de 2.5.
Cuadro 4. Clasificación del tipo de suelo de acuerdo a calicatas.
Cuadro 5. Peso unitario del suelo
Cuadro 6. Capacidad portante del suelo
Con esta capacidad portante es óptimo para la cimentación del reservorio, se recomienda una solado de 10 cm.
3.5. Diseño del Sistema de Agua Potable 3.5.1. Bases de Diseño
Población inicial = 374 habitantes Tasa de crecimiento = 1.02% Tiempo de diseño = 20 años
Población de diseño = 374 habitantes Viviendas = 104 casas
3.5.2. Caudales
Para el proyecto se realizó un aforo volumétrico la cual se obtuvo un caudal Qa=0.70 lt/seg. El caudal de consumo promedio diario anual Qp=0.346 lt/seg, consumo promedio con pérdidas Qpp=0.433 lt/seg, consumo máximo diario Qmd=0.563 lt/seg y el consumo máximo horario Qmh=0.866 lt/seg que son suficientes para un óptimo diseño del sistema de acuerdo a la población.
3.5.3. Captación
Para el proyecto se diseñó una captación de ladera con las medidas de largo y ancho de 0.90x1.10 metro, para captar la totalidad del agua que aflore del subsuelo y con una altura de 0.76 metros con un volumen de 0.28 m3 la cual es una ampliación para la anterior que es de 0.10 m3.
3.5.4. Filtros lentos
Fue necesario por la presencia de contaminantes y tuvo sus dimensiones como el ancho de la pared 2.50 m, altura del agua 1.00m borde libre 0.30 m y altura total de 2.90 m.
3.5.5. Línea de conducción
Se considera una tubería de clase 10 de 1 1/2” de diámetro, consta de una longitud de 382.95 metros. 3.5.6. Reservorio
3.5.7. Red de distribución
Una red de distribución de una longitud de 7,795.63m y diámetros diferentes entre 2”, 1 ½”, 1”, ¾”.
3.5.8. Conexiones domiciliarias
En las conexiones a las 85 viviendas tenemos una longitud de 2,278.37 m con un diámetro de ½”. 3.6. Diseño del Sistema de Saneamiento básico En cuanto a las unidades básicas de saneamiento se diseñó 85 UBS con 85 biodigestores de 600 litros y zanjas de infiltración de 7.00 metros.
3.7. Estudio de Impacto Ambiental
El estudio de impacto ambiental durante la ejecu-ción del proyecto, presentará impactos ambientales negativos leves como el movimiento de tierras y contaminación por partículas, los cuales son reduci-dos a través de programas de mitigación y control. Por otro lado, los impactos positivos se ven refleja-dos en la etapa de funcionamiento del proyecto.
3.8. Estudio de costos y Presupuestos
Para el presupuesto se obtuvo los siguientes resulta-dos
- Costo Directo : S/. 1,394,721.69
- Gastos Generales (10%) : S/. 139,472.17
- Utilidad (5%) : S/. 69,736.08
- Sub Total : S/. 1,603,929.94
- IGV (18%) : S/. 288,707.39
- Precio Referencial : S/. 1,892,637.33
4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Cuadro 7. Cuadro comparativo del sistema a mejo-rar con el presente proyecto.
Realizado el diagnóstico del sistema actual de agua potable y saneamiento básico rural de los caseríos Santa Rita y Santa Elena, se evalúa el estado consi-derando la antigüedad y el estado físico de las estructuras del sistema como: captación, reservorio, línea de conducción, distribución y conexiones domiciliarias se determina que el 80% del estado está en mal estado, cumpliendo con su vida útil que determina la norma, guía de opciones tecnológicas para sistemas de abastecimiento de agua para consu-mo humano y saneamiento en el ámbito rural. Este mismo diagnostico realizo Jara y Santos en los case-ríos el calvario y rincón de pampa grande que deter-mino un estado de deficiencia total de dicho sistema. De igual manera con la Guía Simplificada para la Identificación, Formulación y Evaluación Social de Proyectos Saneamiento Básico en el Ámbito Rural, a Nivel de Perfil.
conexiones domiciliarias. Esta misma opción de diseño utilizaron Medina, Pajares, Cercado y Jara y Santos los cuales emplearon captaciones, reservo-rios, líneas de conducción, distribución y conexio-nes domiciliarias.
Según la norma guía de opciones tecnológicas para sistemas de abastecimiento de agua para consumo humano y saneamiento en el ámbito rural. Aprobado mediante RM173-2016-VIVIENDA y “Guía de Orientación para Elaboración de Expedientes Técni-cos de Proyectos de Saneamiento”-2016
Debido al tipo de sistema por gravedad y a la pobla-ción rural es que se diseñó unidades básicas de saneamiento UBS las cuales están contempladas por la norma “guía de opciones tecnológicas para siste-mas de abastecimiento de agua para consumo humano y saneamiento en el ámbito rural”. – 2016. De la misma manera diseñaron Yabelet, Medina, Pajares Sandoval, Cercado y Chuquimango, debido a que contaron con poblaciones rurales y dispersas. Por su parte Cusquisibán, Navarrete, Jara y Santos. Utilizaron un sistema de alcantarillado debido a la población urbana y el tipo de topografía de dichas poblaciones.
5. CONCLUSIONES:
1. Del estudio de calidad de agua se determinó un tipo de agua A-2 (Agua que puede ser potabilizada con tratamiento convencional), por lo que fue nece-sario de un proceso de coagulación para así adaptar-la a un tipo A-1 (Aguas que pueden ser potabilizadas con desinfección) y así ser tratada, por un proceso de desinfección.
2. Se realizó estudio hidrológico para la microcuen-ca Criznejas donde se ubimicrocuen-ca la microcuen-captación “El Carrici-llo”, se determinó su área de 1132.93 Km2, períme-tro de 161450.03 km y se determinó la presencia de las precipitaciones más fuertes en los meses de
octu-bre a abril con un caudal de aforo en el manantial de 0.70 l/s en el mes de agosto.
3. Al realizar el estudio topográfico de área territo-rial de los caseríos Santa Rita y Santa Elena, concluimos que la zona de estudio cuenta con un terreno ondulado y pendientes que oscilan entre 1% y 25%. Debido a esta topografía existente es que es posible la implementación de un sistema de agua potable por gravedad.
4. Realizado el estudio de mecánica de suelos a los puntos determinados se determinó que están confor-mado por arenas y arcillas limosas. Según clasifica-ción SUCS, tenemos: arenas limosas (SM), grava arcillosa (GC), arcilla densa con arena (CH), limo tipo grava con arena (CL); lo cual nos muestra que el tipo de suelo predominante son las arenas limosas (SM) así como grava con arena (CL) y una capaci-dad portante del suelo para la cimentación de 1.02
Kg/cm2.
5. Realizamos el diseño de la red de agua potable bajo los parámetros establecidos por la norma vigente, un abastecimiento para una población de 85 viviendas, con demanda de 0.56 l/s la cual se cubre con un caudal de aforo de 0.70 l/s se utilizará tube-rías de PVC en toda la red de agua con diámetros entre 2”, 1 ½”, 1”, ¾” y ½”, para la línea de conduc-ción, distribución y conexiones domiciliarias contempla también un reservorio apoyado de
concreto armado de 15 m3.
6. Se realizó el diseño de un sistema de Unidades Básicas de Saneamiento con Arrastre Hidráulico, en este caso el uso de Letrinas con Biodigestores y una capacidad de 600 lts con un total de 85 UBS.
8. Se calculó los metrados para elaborar un presu-puesto y obtener el valor total de la obra la cual tene-mos CD de S/. 1,394,721.69, GG (10%) de S/. 139,472.17, UTILIDAD (5%) de S/. 69,736.08, haciendo un SUB TOTAL de S/. 1,603,929.94 con IGV (18%) S/. 288,707.39, logrando así un precio referencial de S/. 1,892,637.33.
6. AGRADECIMIENTOS
A DIOS nuestro divino creador por brindarme su amor incondicional y por darme la oportunidad de hacer realidad mis sueños y mis metas.
En especial a mis padres Viviano y Rosa quienes me inculcaron los mejores valores y me apoyaron incondicionalmente durante este proceso, a mi hermana Tabita quien fue el motivo para seguir adelante y que sin su apoyo no hubiera sido posible concluir esta meta.
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